《(论文)空调器的智能实现》由会员分享，可在线阅读，更多相关《(论文)空调器的智能实现（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、空调器的智能控制空调器的智能控制 广州华南信息产业集团有限公司 刘晓燕空调器的智能化控制，是由压缩机将制冷剂加以压缩，送到冷凝器冷却，使其完全液化，液化后的制冷剂由干燥过滤器去微细污物和吸收水份，通过毛细管的节流作用，使液体压力急剧降到蒸发压力，实现绝热膨胀，液体流到蒸发器，则制冷剂迅速膨胀，大量吸收热量，使液体制冷剂完全汽化， ，这时实现了等温膨胀。不断重复执行这个过程就实现了制冷。当制冷剂的流向反向时，就为制热。功能的实现过程如下：1）温度调节在空调器的制冷系统运行正常时，它的电风扇电机也会同时通电旋转。室内机的风扇从室内抽取空气，使空气由过滤网进入空调器内，并且流过蒸发器。这样空气被蒸发
2、就吸收热量，从而降温成冷风。在风扇的作用下，冷风由风到流到出风口，再吹入到室内，使室内的温度随之下降。这样，就实现了温度调节。1）空气净化在风扇的吹动下，室内的空气被吸入空调器内，在这过程中，空气必定要经过过滤网才能被抽入到空调器的内部。空气过滤网一般以聚氨脂的网丝做成，能够隔筛空气中的尘埃物质，具有良好的去尘作用，使空气得到充分的滤清和净化。2）湿度调节室内的空气的湿度较大时，它经过蒸发器，其中的水蒸气就会在蒸发器外表因急剧冷却而凝为水珠，并凝聚之后滴落在空气调节器下部的集水盘中，然后由室外的排水口排出。这样，由风扇吹入室内的空气就会清除去了大量的水蒸气成分，从而变得干燥清爽。因此，空气调节
3、器可以有效的实现湿度调节。3）风速气流调节风扇在旋转时，拨动冷空气产生一定冷风速，然后送到风栅处，在出风口设有摆风板栅，它可以使板栅自动左右两边反复摇摆，因而不断改变风速吹动的冷风的流向，从而使室内的温度下降较为均匀。可见，空气调节器可进行气流方向及速度的调节。因为当板栅方向与风向一样时，则风速最高，这时冷风直吹。当板栅方向与冷风的吹向有一定角度时，则吹到室内的冷风速度会下降，并且方向也会改变。其中板栅是由步进电机进行控制。空调器的控制对象包括：压缩机、外风机、室内风机（PG 电机） 、摆风电机、四通阀、电加热丝。为控制这些对象，需要有室内温度检测，室内盘管温度检测等检测内容。人机界面方面要检
4、测遥控器信号和应急按键，同时要用多个 LED 发光二极管用来指示运行状态、定时状态、急冷指示和电源指示等，蜂鸣器用来进行程序运行提示及按键和遥控接收提示。1.控制器原理框图如下：控制器原理框图如下：图 1-1图 1-1 中的虚线部分为室外机，其余部分为室内机部分。对外风机、压缩机、四通阀及电热丝控制采用继电器进行控制。摆风电机采用步进电机控制。内风机采用 PG电机控制，通过移相触发可控制硅来达到调节室内风机转速的目的。2 控制器部分电路设计控制器部分电路设计2. 1 控制器控制器 CPU 选择选择室内机主控芯片采用 HYNIX 公司生产的 GMS87C1404 芯片（SKDIP 封装） 。14
5、04 是一款功能相当强的芯片，性能价格比高 4K 字节的片上可编程空间，192 字节 RAM。为电 源CPU（单片机）外风机应急按键电压过零检测遥控信号检测室内盘管温度蜂鸣LED 显示摆风(步进电机)驱动 II内风机压缩机电热丝四通阀内风机反馈室内温度传感28 引脚，具有 23 个可编程 I/O 口，其中有相当的管脚具有多功能复用功能，如有 8路八位 ADC 功能，一个 SPI 功能口。芯片具有一个 8 位基本内部定时器，四个八位定时/计数器，十二路中断源。内部定时器/计数器可实现输入捕捉，输出比较等功能。时钟采用 8MHz 晶振。其工作温度范围达到了工业级标准（-40 +85） ，单片机本身
6、的可靠性即电磁兼容性极好。管脚排列如下图：2. 2 复位电路设计复位电路设计复位电路采用的是较为成熟的复位电路。如图 2-11234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:20-Mar-2001Sheet of File:C:My Documents115115.DDBDrawn By:R3 4.7KC1 104Q1 C9012R2 4.7KR1 1K+5VReset signalreset图 2-1 2. 4 过零检测电路设计过零检测电路设计将变压器的次级电压经整流后，得到与 220V 交流电压同步的方波信号，送到CPU 的外中断引脚 INT3，可
7、用于检测掉电和作为对继电器的开闭进行控制，以及对电源进行监视。并且为控制光耦可控硅调速进行电压的过零点检测。为实现调1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:22-Mar-2001Sheet of File:C:My Documents115115.DDBDrawn By:C2 104R11KR2 5.1K+5VC11uF/50Vr B3470Port RAFUSE3A/250VRLSLI-12VDC-SL-A+12VD 1N4007R 4.7KQ1 C9013L()Port I/O速奠定硬件基础。4*1N4007R4 10KC1104Q1 C
8、9013R110KD5D3R2 10K D4D2D11N4007R31KC2 103Int312CN102Cross_Zero_Signal+5V2. 5 继电器驱动设计继电器驱动设计由 CPU 的 I/O 口输出到驱动芯片 2003 或三极管 C9013 驱动继电器，实现对压缩机、外风机、四通阀和辅助电加热的控制。继电器的电源采用+12V。继电器线圈并联上阻尼二极管。继电器触点端可并联上阻容电路灭弧，对于压缩机的控制要在线路中串接一个 3A 的保险丝，对压缩机进行过流保护。2. 6 蜂鸣驱动和蜂鸣驱动和 LED 显示电路设计显示电路设计由 CPU 的 I/O 口输出电平信号，经过一级三极管放
9、大，驱动蜂鸣器发声。蜂鸣器采用有源自激式蜂鸣器，蜂鸣器两端开联上一个电阻 R2，起到消除纹波作用。LED 显示可直接用口进行驱动。2. 7 温度检测电路设计温度检测电路设计在各种运行模式下，压缩机、外风机和室内风机（风速）的启停与室内温度都有着密切的联系，CPU 通过对室内温度的检测，掌握R24.7KBUZ1+5VQ1 C9013Port I/OC1 104R2510R1 10K+5VPort A/BC2104环境温度的变化情况，来控制压缩机和外风机的工作状态，调节空调机的制冷量，保持适当的环境温度。空调控制器里面最重要的是温度的检测。要求达到一定的精度，为保证不受外界干扰，在输入端要求加平滑
10、滤波电容 C1。原因也是因为温度不会发生有剧烈的波动。温度传感器选用负温度系数的电阻性温度传感器。温度传感器的反映的阻值与固定的电阻 5.1k 分压，所分电压经阻容滤波后送到 CPU的 A/D 转换口进行模-数处理。当环境温度变化时热敏电阻的阻值随之变化，从而改变输入电压，输入电压再经 R1、C2 组成的阻容滤波后，送到 CPU 的 A/D 转换口进行模/数转换，再对所得的数字量进行处理。电路中 1u/50V 的电解电容 C1 是当传感器检测到温度剧变时，由电解电容的存储电荷特性让 CPU 检测的电压是平滑变化，而不是剧变，从而避免 CPU 的误判断。而 RC 滤波电路用于滤除高频干扰信号，确
11、保芯片稳定工作。2. 8 按键检测电路设计按键检测电路设计应急按键用 CPU 的普通 I/O 口来检测，通过将口设置成输入方式来实现，用检测电平高低来判断按键按下与否或门打开与否。见右图示。2. 9 红外遥控检测电路设计红外遥控检测电路设计红外接收头一般采用德律风根公司的 HS0038A 型的红外接收头，它的实际接收效果比较好。 R27R1 10KC22 103+5VC1 10uF/16VHS0038A2123OUTVsGNDINT22. 10 电源电路设计电源电路设计控制器在交流 220V/50Hz 电源下工作，变压器采用一般线性变压器，输出电流按 350mA 来计算，经两级整流、滤波、稳压
12、后输出+12V 和+5V。是整个控制器的主要工作电源。R2 10K+5VC1102PG 3/R11K Q1C9013R34.7KC2 103INT0Speed feedIC1TLP3526C2104/AC 275RV1 DNR10D561C41.2u/450VACC3 0.022uF/275VC1104/AC 250R2 330L1123R3 120+5V231113R14.7KQ C9013Port I/O50HzMotorWBR123CN106LN2.11 室内风机室内风机驱动电路设计驱动电路设计室内风机采用 PG 电机驱动，通过对可控硅进行移相调节其两端施加的电压来达到调节其速度。在 C
13、PU 与可控硅之间要由光耦进行隔离。在此选用 TLP3526 来实现。典型电路如图示。图中 L1 选用的 72mH 的电感，与 C2 组成一个 LC 电路，这是用来平抑可控硅产生的谐波。有的厂家也没有加这组电路。电感 L1 的另一个作用是增加室内风机转速（低速）的稳定性。室内内机的负载较小，即本身的电惯性较小，在低速时不易稳定。电容 C3 和电阻 R3 组成阻容吸收电路并联在 TLP3526 两端，对可控硅起到保护作用。压敏电阻 RV1 并联在电源输入端，起到吸收浪涌的作用。由 CPU 来的脉冲控制信号（此信号的控制由软件实现，实现方法在软件部分详述）经三极管 9013 放大后驱动 TLP35
14、36，对可控硅进行移相触发。R2 的取值为330，以确保对可控硅的可靠触发。参数选择见 TLP3526 相关产品资料。C4 为室内电机的起动电容，参数取值为 1uF/450V 左右，具体值由厂家而定，一般电机提供商为提定其值的大小。另外电机的参数一般为 16W，4 极，通过的电流为 0.24A。2.12 室内风机速度反馈电路设计室内风机速度反馈电路设计室内风机采用 PG 电机来实现调速的目的。为达到稳定转速的目的，PG 电机在每转发出 3 个脉冲，CPU 通过测得的脉冲数来得知室内风机的实际转速，通过闭环控制达到稳定转速的目的。由 PG 电机反馈来的信号通过整形电路再进入 CPU，确保对电机转
15、速的精确测试，同时通过滤波电路，抑制住来自电机的高频干扰信号。2.13 摆风电机的电路设计摆风电机的电路设计摆风电机采用四相步进电机，驱动电源为+12V。为达到一定的控制精度，采用四相八拍来进行控制。由 CPU 对每一相进行控制，在 CPU 与步进电机之间用 ULN2003来驱动，ULN2803 电源接+12V。12345CN3 +12V1 2181516171920RA3RA5RA4RA0RC0RA1RC1RA2I11I22I33I44I55I66I77I88GND9D C10O811O712O613O514O415O316O217O118IC1ULN2803A+12VCPUA B C D本
16、控制器采用四相八拍驱动的步进电机，步进电机有五根连接线，其中有一根电源线四根控制线。为方便控制，选择步进电机的四个控制口为同一输出口（RA 口） ，并且输出顺序与电机相序相对应（RA3-A 相RA2-B 相RA1-C 相RA0-D 相） 。步进电机的控制原理如图 8 中所示四相八拍控制顺序(AABBBCCCDDDA)。电机参数如下：额定电压：DC12V相数：4 相减速比：64步距角度：5.625/64驱动方式：四相八拍空载牵出频率：900Hz空载牵入频率：600Hz直流电阻：2007%转距：34.3mN.m绝缘电阻：50M（500V 兆欧表）绝缘介电强度：600VAC/1S,1mA绝缘等级：E 级温升：40K噪声：32dB2.15 E2PROM 电路设计电路设计E2PROM 选用 Atmel 公司的AT93C46（SPI 方式
